化学电解池和原电池的有关讲解
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发布时间：2022-04-22 13:03
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时间：2023-09-27 19:11
概念
1、电解原理（电解池装置如图）
什么是电解
电解是使电流通过电解质溶液（或熔融的电解质）
而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。
（上图是电解CuCl2溶液的装置。通电后发生反应：CuCl2=Cu + Cl2↑ 用离子方程式表示：Cu2++ 2Cl-=Cu + Cl2↑ ）
电解过程中的能量转化（装置特点）
电能转化为化学能
发生电解反应的条件
①连接直流电源
②阴阳电极 阴极：与电源负极相连为阴极
阳极：与电源正极相连为阳极
③两级处于电解质溶液或熔融电解质中
④两电极形成闭合回路
电极反应
电极反应
与电源的正极相连的电极称为阳极。物质在阳极上失去电子，发生氧化反应。如上图装置中，Cl-在阳极上失去电子转化为Cl2，阳极反应式：2Cl--2e＝Cl2↑
与电源的负极相连的电极成为阴极。物质在阴极上得到电子，发生还原反应。如上图装置中，Cu2+在阴极是得到电子转化为Cu，阴极反应式：Cu2++2e＝Cu
电解结果
在两极上有新物质生成
电解池电极反应方程式的书写
阳极：活泼金属—电极失电子（Au,Pt）除外；惰性电极—溶液中阴离子失电子
失电子能力：活泼金属（Mg～Ag）>S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-
阴极：溶液中阳离子得电子
得电子能力：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+（酸）>Pb+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+（水）>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+（即活泼型金属顺序表的逆向）
规律：铝前（含铝）离子不放电，氢（酸）后离子先放电，氢（酸）前铝后的离子看条件
三类电解型的电解规律
①电解水型（强碱，含氧酸，活泼金属的含氧酸盐），pH由溶液的酸碱性决定，溶液呈碱性则pH增大，溶液呈酸性则pH减小，溶液呈中性则pH不变。电解质溶液复原—加适量水
②电解电解质型（无氧酸，不活泼金属的无氧酸盐，），pH变大。电解质溶液复原—加适量电解质。
③放氢生碱型（活泼金属的无氧酸盐），pH变大。电解质溶液复原—加阴离子相同的酸
④放氧生酸型（不活泼金属的含氧酸盐），pH变小。电解质 溶液复原—加阳离子相同的碱或氧化物
意义
使在通常情况下不发生变化的物质发生氧化还原反应，得到所需的化工产品、进行电镀以及冶炼活泼的金属。在金属的保护方面也有一定的用处。
电解原理的应用
氯碱工业（电解饱和食盐水）
制取氯气、氢气、烧碱。
饱和食盐水溶液中存在Na＋和Cl－以及水电离产生的H＋和OH－。其中氧化性H＋＞Na＋，还原性Cl－＞OH－。所以H＋和Cl－先放电（即发生还原或氧化反应）。
阴极：2H＋＋2e＝H2↑ （还原反应）
阳极：2Cl－2e－＝Cl2↑ （氧化反应）
总反应的化学方程式：2NaCl＋2H2O=（等号上为通电）2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
用离子方程式表示：2Cl－＋2H2O=（等号上为通电）2OH－＋H2↑＋Cl2↑。
电镀和电解精炼铜
电镀：应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或者合金的过程
条件：①镀件做阴极②镀层金属做阳极③电镀液中含镀层金属离子
电镀时，把待镀的金属制品（即镀件）作阴极，镀层金属作阳极，用含有镀层金属离子的溶液作电镀液。
阳极：M－ne－＝Mn＋
阴极：Mn＋＋ne－＝M
这样，在直流电的作用下，镀层金属就均匀地覆盖到镀件的表面。
同样的道理，用纯铜作阴极，用粗铜作阳极，用CuSO4溶液作电解液。通入直流电，作为阳极的粗铜逐渐溶解，在阴极上析出纯铜，从而达到提纯铜的目的。
电解法冶炼金属
钠、钙、镁、铝等活泼金属，很难用还原剂从它们的化合物中还原得到单质，因此必须通过电解熔融的化合物的方法得到。如电解熔融的氯化钠可以得到金属钠：
阴极：2Na＋＋2e－＝2Na
阳极：2Cl――2e－＝Cl2↑
电解时，物质在电极上的放电顺序
（1）阳极：与电源的正极相连。
当阳极的电极材料为金属（Pt或Au除外）时，通电后作电极的金属失去电子变成金属离子，溶解到电解质溶液中。
当阳极的电极材料是惰性物质（如Au、Pt或石墨）时，通电后溶液中的阴离子在阳极上失去电子，当溶液中同时存在多种阴离子时，还原性强的离子先失去电子发生氧化反应。常见阴离子的还原性由强到弱的顺序是：Cl－＞OH－＞含氧酸根离子（如SO42－、NO3－等）＞F－。Cl－和OH－在电解时的电极反应式分别是：
2Cl――2e－＝Cl2↑
4OH――4e－＝2H2O＋O2↑
因为水电离能够产生OH－，所以电解含氧酸盐溶液时，在阳极上是OH－放电生成氧气，而含氧酸根离子不发生变化。（当阳极为惰性金属常用的为C 铂 金 时 自身放电）
（2）阴极：与电源的负极相连。
在阴极上发生还原反应的是溶液中的阳离子。当溶液中存在多种阳离子时，按金属活动性顺序，越不活泼的金属，其阳离子的氧化性越强，越容易被还原。在水溶液中，铝之前的金属的阳离子不可能被还原。
酸、碱、盐溶液电解规律
（1）无氧酸是其本身的电解
（2）含氧酸是水的电解
（3）可溶性碱是水的电解
（4）活泼性金属的含氧酸盐也是水的电解
（5）活泼金属的无氧盐阴极析出氢气并伴随溶液显碱性，阳极析出非金属单质
（6）不活泼金属的无氧盐是该盐的电解
（7）中等活动性金属的含氧酸盐阴极析出金属，阳极得到氧气同时酸性提高
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时间：2023-09-27 19:11
电子从负极通过导线流向正极，电子的定向移动形成电流，电流的方向是正极到负极，这是物理学规定的。
阴极、阳极是电化学规定的，失去电子的极即氧化极，也就是阳极；得到电子的极即还原极，也就是阴极。
原电池中阳极失去电子，电子由阳极通过导线流向阴极，阴极处发生得电子的反应，由于原电池是一种化学能转化为电能的装置，它作为电源，通常我们称其为负极和正极。在电解池中，连着负极的一极是电解池的阴极，连着正极的一极是电解池的阳极，由于电解池是一种电能转化为化学能的装置，我们通常说明它的阳极和阴极。
二、原电池、电解池、电镀池的判断规律
（1）若无外接电源，又具备组成原电池的三个条件。①有活泼性不同的两个电极；②两极用导线互相连接成直接插入连通的电解质溶液里；③较活泼金属与电解质溶液能发生氧化还原反应（有时是与水电离产生的H+作用），只要同时具备这三个条件即为原电池。
（2）若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池；当阴极为金属，阳极亦为金属且与电解质溶液中的金属离子属同种元素时，则为电镀池。
（3）若多个单池相互串联，又有外接电源时，则与电源相连接的装置为电解池成电镀池。若无外接电源时，先选较活泼金属电极为原电池的负极（电子输出极），有关装置为原电池，其余为电镀池或电解池。
三、分析电解应用的主要方法和思路
1、电解质在通电前、通电后的关键点是：
通电前：电解质溶液的电离（它包括了电解质的电离也包括了水的电离）。
通电后：离子才有定向的移动（阴离子移向阳极，阳离子移向阴极）。
2、在电解时离子的放电规律是：
阳极：
金属阳极＞S2-＞I-＞Cl-＞OH-＞含氧酸根>F-
阴极：
Ag+＞Fe3+>Cu2+＞H+（浓）>Pb2+>Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞H+>Al3+＞Mg2+>Na+>Ca2+>K+
3、电解的结果：溶液的浓度、酸碱性的变化
溶液的离子浓度可能发生变化如：电解氯化铜、盐酸等离子浓度发生了变化。
因为溶液中的氢离子或氢氧根离子放电，所以酸碱性可能发生改变。
四、燃烧电池小结
在燃烧电池反应中确定哪一极发生的是什么反应的关键是：
负极：化合价升高，失去电子，发生氧化反应；
正极：化合价降低，得到电子发生还原反应；
总反应式为：两极反应的加合；
书写反应时，还应该注意得失电子数目应该守恒。
五、电化学的应用
1、原电池原理的应用
a.原电池原理的三个应用和依据：
（1）电极反应现象判断正极和负极，以确定金属的活动性。其依据是：原电池的正极上现象是：有气体产生，电极质量不变或增加；负极上的现象是：电极不断溶解，质量减少。
（2）分析判断金属腐蚀的速率，分析判断的依据，对某一个指定金属其腐蚀快慢顺序是：
作电解池的阳极＞作原电池的负极＞非电池中的该金属＞作原电池的正极＞作电解池的阴极。
b.判断依据：
（1）根据反应现象原电池中溶解的一方为负极，金属活动性强。
（2）根据反应的速度判断强弱。
（3）根据反应的条件判断强弱。
（3）由电池反应分析判断新的化学能源的变化，分析的思路是先分析电池反应有关物质化合价的变化，确定原电池的正极和负极，然后根据两极的变化分析其它指定物质的变化。
2、电解规律的应用
（1）电解规律的主要应用内容是：依据电解的基本原理分析判断电解质溶液。
（2）恢复电解液的浓度：
电解液应先看pH的变化，再看电极产物。欲使电解液恢复一般是：
电解出什么物质就应该加入什么，如：电解饱和食盐水在溶液中减少的是氯气和氢气，所以应该加入的是氯化氢。
（3）在分析应用问题中还应该注意：
一要：不仅考虑阴极、阳极放电的先后顺序，还应该注意电极材料（特别是阳极）的影响；二要：熟悉用惰性电极电解各类电解质溶液的规律。
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时间：2023-09-27 19:11
一、原电池是把化学能转化为电能的装置。
1、构成电池的条件是：
①有两种活泼性不同的导体(金属或非金属作电极)；
②两个电机均需插入电解质溶液；
③两极必须相互接触或连接。
2、原电池的正负极的判断(从原电池反应实质角度确定)：
较活泼金属作负极，发生氧化反应(电子流出的一极)；
另一导体作正极，发生还原反应(电子流入的一极)。
二、书写电极反应式时先写明电极名称(正极或负极)，得失电子数均写在“＝”左侧。总反应式为氧化还原反应的方程式。
三、对于化学电源和新型电池工作原理的分析，可类比于铜、锌、硫酸原电池，可把总反应折成两部分进行处理。知道两极反应式，或一极反应式或总反应式，可通过加减的方法求出另一极反应或总反应方程式。
四、金属的腐蚀指金属或合金周围接触到气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。金属腐蚀的本质是金属原子失去电子变成阳离子的过程。
金属的腐蚀一般分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
判断金属腐蚀快慢的规律：
(1)电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护腐蚀措施的腐蚀；
(2)同种金属的腐蚀在强电解质中>弱电解质中>非电解质中；
(3)活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，腐蚀越快；
(4)对同一电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。
防止金属腐蚀主要有改变金属的成分、在金属表面覆盖保护层及电化学保*等。
五、电解是使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在两极上发生氧化还原反应，把电能转化为化学能的过程。其装置叫电解池，常由直流电源、两个电极、导线及电解质溶液(或熔融电解质)构成。
1、阴极：(阴极电极材料的本身受到保护，不参与反应)应是溶液中较易得电子的阳离子在阴极上得电子而被还原，在阴极得电子的难易顺序为：Ag+>Fe3+>Cu2+>(H+)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>A13+>Mg2+>Na+。当此放电顺序适用于阳离子浓度相差不大时，顺序要有相应的变动(当溶液中H+只来自于水电离时，H+的放电顺序介于A13+和Zn2+之间)。
2、阳极：①如果用惰性电极(如Pt、Au、石墨等)做阳极，则溶液中较易失电子的阴离子在阳极上失电子而被氧化。②如果用活泼金属做阳极，则阳极依金属活泼性强弱的顺序本身失电子被氧化成为阳离子进入溶液，失电子能力顺序：K>Ca>Na>…>Hg>Ag>S2->I->Br->Cl->OH->NO3->SO42->F-。
知识精要
一、酸、碱、盐溶液的电解规律(惰性电极做阳极)
类型 电极反应特点 实例 电解对象 电解质浓度 pH 电解质溶液复原
电解水型 阴：2H+ + 2e- == H2↑阳：2OH- - 4e- == 2H2O + O2↑
NaOH 水 增大 增大 水
H2SO4 水 增大 减小 水
Na2SO4 水 增大 不变 水
电解电解质型 电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电
HCl 电解质 减小 增大 氯化氢
CuCl2 电解质 减小 氯化铜
放H2生碱型 阴极：H2O放H2生碱 阳极：电解质阴离子放电
NaCl 电解质和水 生成新电解质 增大 氯化氢
放O2生酸型 阴极：电解质阳离子放电 阳极：H2O放O2生酸
CuSO4 电解质和水 生成新电解质 减小 氧化铜
二、电解有关计算：有关电解的计算通常是求电解后某产物质量、气体的体积、某元素的化合价以及溶液的pH、物质的量浓度等。解答此类题的方法有两种：一是根据电解方程式或电极反应式列比例式求解；二是利用各电极、线路中转移的电子数目守恒等式求解。以电子守恒较为简便，注意运用。
三、电化学基础知识的应用
（1） 析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以钢铁为例）：
（2） 金属的防护，主要有下面几种情况：
改变金属的内部结构，例如把Ni、Cr等加入普通钢里制成不锈钢；覆盖保护层，例如涂油层、油漆、搪瓷、熟料等，另外还有电镀耐腐蚀的金属（Zn、Sn、Cr、Ni等）；电化学保*，多采用牺牲阳极保*，如在船只的螺旋桨附近的船体上镶嵌活泼金属锌块，另外可采用与电源负极相连接的保护方法，例如大型水坝船闸的保护就是让铁闸门和电源负极相连。
（3） 电解原理的应用
氯碱工业（电解饱和食盐水）：2NaCl + 2H2O ==(电解) 2NaOH + H2↑ + Cl2↑；活泼金属Na、Mg、Al的制取，例如，电解熔融的NaOH制金属Na，4NaOH ==(电解) 4Na +2H2O + O2↑（其中Na为阴极区产物而 H2O和 O2则为阳极区产物）；金属的精炼，例如铜的精炼，以粗铜为阳极，精铜为阴极，含铜离子的溶液作电解质溶液；电镀,待镀金属制品作阴极，镀层金属作阳极，含有镀层金属离子的溶液作电镀液，阳极反应：M – ne- == Mn+（进入溶液），阴极反应Mn+ + ne- == M（在镀件上沉积）。
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时间：2023-09-27 19:12
电解池是用电器，阳极与电源正极相连，发生失电子的氧化反应；阴极与电源负极相连，发生得电子的还原反应
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时间：2023-09-27 19:13
